В период гражданской войны в Испании Дьяконов неоднократно выезжал туда с исключительно важными специальными разведывательными заданиями Москвы.
После оккупации Франции фашистскими войсками Дьяконов был арестован и подвергнут допросам. Немцев в первую очередь интересовали его поездки в Испанию. На допросах он вел себя мужественно и стойко. Сорок три дня провел Павел Дьяконов в фашистском застенке.
Поскольку накануне вторжения гитлеровцев во Францию Павлу Павловичу и его дочери, которая также была арестована, было предоставлено советское гражданство и они получили советские паспорта, Народный комиссариат иностранных дел СССР потребовал от германских властей незамедлительно освободить арестованных во Франции советских граждан. Германское военное командование в Париже было вынуждено выполнить это требование. В конце мая 1941 года Павел Павлович Дьяконов и его дочь Мария Павловна вернулись на родину.
После нападения немецко-фашистских войск на Советский Союз генерал и его дочь как лица, недавно вернувшиеся из-за границы, были арестованы «по подозрению в поддержании связи с иностранными разведками и шпионаже против СССР». После первых допросов Дьяконов написал наркому внутренних дел:
«За 17 лет заграничной работы мне пришлось выполнить много ответственных заданий. За эту работу я получал только благодарности. В голове моей не укладывается, как могли меня всерьез подозревать в преступной деятельности против родины. Излишне говорить, какую нравственную боль мне причинило такое подозрение».
Неожиданно письмо нашло адресата. Им оказался начальник внешней разведки НКВД П. М. Фитин. В рапорте, направленном в следственные органы, говорилось: «Дьяконов и его дочь известны 1‑му управлению НКВД. Управление считает необходимым их освободить». В октябре 1941 года Дьяконовы вышли на свободу.
Некоторое время они жили в эвакуации в Ташкенте, а затем переехали в киргизский город Кара-Су. Павел Павлович работал там в райпотребсоюзе.
В ноябре 1942 года Павел Павлович Дьяконов выехал с эшелоном в Москву, сопровождая грузы для Красной Армии. В дороге он тяжело заболел и на станции Челкар (Казахстан) был помещен в больницу, где 28 января 1943 года скончался.
Помимо работы по белогвардейской эмиграции, другим важным направлением деятельности внешней разведки при Трилиссере было получение за рубежом научно-технической информации.
Наиболее успешно в 1920‑е годы научно-техническая разведка ИНО ОГПУ действовала в Германии. Так, в середине 1920‑х годов советской разведке удалось получить ряд запатентованных химических технологий знаменитой компании «И. Г. Фарбениндустри»; сталеплавильной технологии концернов Круппа и крупнейшей сталеплавильной фирмы «Рейнметалл»; чертежи нового локомотива фирмы Борзига, крупнейшего производителя паровозов и железнодорожного оборудования в Германии.
26 октября 1925 года председатель ВСНХ Ф. Э. Дзержинский направил в ИНО ОГПУ записку о создании при ИНО «органа информации о достижениях заграничной техники». В соответствии с этой запиской 5 марта 1926 года Военно-промышленное управление ВСНХ разработало для ИНО «Перечень вопросов для заграничной информации», который, по существу, являлся заданием правительства СССР по добыче технической документации и образцов по оборонной тематике. Для решения этого задания в ИНО было создано самостоятельное отделение научно-технической разведки. К концу 1920‑х годов сотрудники научно-технической разведки добыли, в частности, информацию об испытаниях новейшей авиационной техники, артиллерийских систем, военной радиоппаратуры, о переработке нефти, а также по многим другим проблемам.
Не менее важное значение для СССР имела и добываемая под руководством Трилиссера информация о планах и намерениях противника в области экономики. Еще накануне Генуэзской конференции 1922 года закордонные резидентуры получили информацию о том, что страны Антанты пытаются поставить РСФСР в условия международной изоляции. Кроме того, из Парижа пришла информация о готовящемся террористическом акте белогвардейцев против главы советской делегации на конференции. Из Берлина на имя Трилиссера поступила телеграмма следующего содержания: